Un nuevo evento que reúne a destacados académicos e investigadores para construir un entendimiento compartido en una nueva era de la computación
La Universidad de Edimburgo acogerá el 26 de enero de 2024 el QSig - un novedoso evento de investigación que reunirá a académicos y expertos de la industria para explorar un campo apasionante y en desarrollo de la informática. El evento, que contará entre sus asistentes con el científico jefe del IOG el profesor Aggelos Kiayias y el de la Fundación Ethereum Justin Drake, se centrará en las aplicaciones de la informática cuántica a la criptografía, la ciencia del blockchain y la tecnología financiera. QSig se inspira en los recientes descubrimientos de novedosas primitivas criptográficas habilitadas específicamente por las tecnologías cuánticas. Entre otras aplicaciones apasionantes, estas abordan retos de larga data en el diseño y la seguridad del blockchain.
Inicialmente, la computación cuántica se reconoció como una ciencia para estudiar sistemas cuánticos complejos mediante simulación. El concepto era que los ordenadores cuánticos sustentarían una ciencia de la simulación cuántica, similar a la teoría y la práctica de gran éxito de la simulación clásica (es decir, no cuántica). No obstante, un avance inesperado realizado por Peter Shor en 1994 estableció que la computación cuántica - cuando finalmente se haga realidad - ofrecerá una extraordinaria ventaja sobre los problemas computacionales puramente clásicos que surgen en la teoría de números. Una consecuencia bien conocida es que los ordenadores cuánticos escalables romperán muchos de nuestros actuales caballos de batalla criptográficos, como el cifrado RSA y las firmas DSA.
Un nutrido caudal de investigación
La investigación de las últimas décadas ha revelado una relación aún más rica entre la computación cuántica y la criptografía de lo que sugerían estos primeros resultados. Una avalancha de desarrollos recientes en el campo de los protocolos mejorados cuánticamente ha propuesto nuevas y emocionantes formas en las que las tecnologías financieras pueden beneficiarse potencialmente de la tecnología cuántica.
En concreto, ahora comprendemos que existen primitivas criptográficas naturales que son sencillamente imposibles de construir en el entorno clásico, pero que la computación cuántica permite de forma espectacular. Entre ellas se encuentran los esquemas de distribución de claves cuánticas perfectamente seguros, las técnicas de cifrado que permiten a un destinatario “demostrar que ha borrado un texto cifrado” y los esquemas de firma de un solo paso con claves privadas que se “autodestruyen”. Esencial para estos nuevos y notables mecanismos es un aspecto poco intuitivo pero fundamental de la física cuántica, que afirma que, en general, los estados cuánticos no pueden duplicarse. A un nivel más abstracto, este “teorema de no clonación” articula una sorprendente diferencia entre la información clásica y la cuántica. El sencillo acto de copiar información, que es trivial en el entorno clásico, está prohibido por las leyes físicas básicas que rigen los estados cuánticos.
Para resaltar la relevancia de estas nuevas herramientas criptográficas en el contexto de la ciencia del blockchain, volvamos al tercer ejemplo mencionado anteriormente: los esquemas de firma ‘one-shot’. En principio, estos esquemas de firma cuántica abordan de forma exhaustiva la amenaza bien estudiada de los ataques de largo alcance en blockchains de proof-of-stake con un magnífico dispositivo algorítmico. Cada acto de firma de un mensaje destruye la clave (cuántica) utilizada para generar la firma (clásica), al tiempo que genera una clave (cuántica) fresca para firmar el siguiente mensaje. Además, mientras que la clave fresca puede utilizarse para una firma futura, no puede utilizarse para recuperar claves antiguas. Los lectores reconocerán esto como una realización ideal de la noción clásica de “seguridad hacia adelante”, que exige una evolución periódica de las claves (clásicas) con el requisito explícito de que se borren las claves caducadas. Esto garantiza que los mensajes antiguos no puedan revisarse y firmarse, aunque se revelen las claves futuras. En este sentido, las firmas ‘one-shot’ capitalizan la teoría de la información cuántica para producir firmas seguras hacia adelante que no requieren ninguna suposición de borrado adicional.
Exploración y optimización
El potencial de este nuevo género de herramientas criptográficas se complica por el impredecible calendario de desarrollo de una informática y comunicación cuánticas robustas y escalables. A pesar de los impresionantes avances en ingeniería, podemos esperar que los dispositivos cuánticos disponibles a corto plazo muestren delicadas compensaciones en términos de tamaño de memoria, duración del cálculo, tiempos de almacenamiento y precisión. Estas consideraciones exigen una dimensión adicional de exploración y optimización por parte de las nuevas construcciones criptográficas. En particular, es probable que las preocupaciones por la eficiencia, específicamente las relacionadas con los aspectos computacionales que requieren los dispositivos cuánticos, desempeñen un papel más amplio a la hora de determinar la viabilidad práctica. Desde esta perspectiva, las firmas de un solo disparo tienen otra característica destacable: mientras que la firma y el almacenamiento de claves requieren un ordenador cuántico, las propias firmas son mensajes puramente clásicos verificables por medios puramente clásicos.
En definitiva, QSig explorará el poder de la criptografía cuántica, las perspectivas y los retos que plantean los dispositivos cuánticos a medio plazo, y la relevancia directa de éstos para la ciencia del blockchain y la tecnología financiera. ¿El objetivo? Contribuir a la investigación futura que, en última instancia, resolverá las cuestiones pendientes antes de que las tecnologías financieras mejoradas por la cuántica se conviertan en una realidad.
El evento QSig (patrocinado por Input Output, la Fundación Cardano y la Fundación Ethereum) tendrá lugar el 26 de enero de 2024. Para más información sobre el evento, también puede ver este vídeo reciente de Charles Hoskinson.
Traducción al español de “QSig: exploring opportunities in quantum cryptography”, escrito por el profesor Alexander Russell, Especialista en Investigación [invitado de IOG], en enero 18 de 2024.
Notas del traductor
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